- •Введение
- •Глава 1 характеристика компьютерных сетей
- •§ 1. Понятие компьютерных сетей
- •§ 2. Историческое развитие компьютерных сетей
- •§ 3. Общая схема взаимодействия пользователя и скс
- •§ 4. Что дает предприятию использование сетей
- •§ 5. Аппаратное, программное и информационное обеспечение компьютерных сетей
- •§ 6. Показатели функционирования компьютерной сети
- •§ 7. Классификация компьютерных сетей
- •Глава 2 основные проблемы построения компьютерных сетей
- •§ 1. Сетевые топологии и логические связи
- •§ 2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •§ 3. Управление доступом к передающей среде
- •§ 4. Адресация компьютеров в сети
- •§ 5. Информационная безопасность в компьютерных сетях
- •§ 6. Базовые сетевые технологии
- •Глава 3 сетевое коммуникационное оборудование
- •§ 1. Кабельные системы
- •§ 2. Сетевые адаптеры
- •§ 3. Концентраторы
- •§ 4. Мосты
- •§ 5. Коммутаторы
- •§ 6. Маршрутизаторы
- •§ 7. Брандмауэры
- •Глава 4 программное обеспечение
- •§ 1. Структура программного обеспечения эвм
- •§ 2. Операционные системы
- •§ 3. Системы автоматизации программирования
- •§ 4. Пакеты программ.
- •§ 5. Комплекс программ технического обслуживания
- •§ 6. Режимы работы эвм
- •Глава 5 программное обеспечение сетей эвм
- •§ 1. Классификация сетевого программного обеспечения сетей эвм
- •§ 2. Классификация операционных систем
- •§ 3. Краткая характеристика сетевых операционных систем
- •Семейство unix
- •Глава 6 семейство протоколов tcp/ip
- •§ 1. Основы tcp/ip
- •Терминология
- •Проблемы адресации
- •§ 2. Протокол ip
- •§ 4. Протокол arp
- •§ 5. Протокол icmp
- •§ 6. Протокол udp
- •§ 7. Протокол tcp
- •§ 8. Протоколы прикладного уровня
- •Глава 7 планирование и установка сетевой опреационной системы
- •§ 1. Требования к аппаратным ресурсам
- •§ 2. Способы установки Windows 2000
- •2) По отношению к существующей системе
- •3) По режиму установки
- •§ 3. Информация, необходимая для установки
- •§ 4. Общее описание установки Windows 2000
- •§ 5. Конфигурирование разделов на жестком диске
- •§ 6. Выбор файловой системы
- •Преимущества ntfs
- •Рекомендации по использованию файловых систем
- •Глава 8 конфигурирование сетевой операционной системы microsoft windows 2000 advanced server после установки
- •§ 1. Конфигурирование системы
- •§ 2. Типичные задачи администрирования
- •§ 3. Сеть и удаленный доступ к сети
- •2) Виртуальные частные сети (vpn).
- •3. Телефонные (коммутируемые) подключения.
- •4. Прямые подключения
- •5. Входящие подключения.
- •§ 5. Серверы dhcp, dns и wins
- •§ 6. Администрирование доменов под управлением Active Directory
- •Глава 9 глобальные сети
- •§ 1. Основные понятия и определения
- •§ 2. Функции глобальной сети
- •§ 3. Структура глобальной сети
- •§ 4. Интерфейсы dte-dce
- •§ 5. Типы глобальных сетей
- •Литература Основная
- •Дополнительная
§ 2. Протокол ip
Описание протокола IP (Internet Protocol) дано в документе RFC 791.
IP является базовым протоколом всего стека TCP/IP. Он отвечает за передачу информации по сети. Информация передается блоками, которые называются дейтаграммами.
IP является протоколом сетевого уровня. При этом для каждой среды передачи данных, например, Ethernet определен способ инкапсуляции IP-дейтаграмм. Маршрутизаторы пересылают инкапсулированные дейтаграммы по различным сетям, образуя объединение IP-сетей, по которому каждая рабочая станция может поддерживать связь по протоколу IP с любой другой рабочей станцией.
Услуги, предлагаемые протоколом IP, сводятся к негарантированной доставке дейтаграмм. Протокол IP не исключает потерь дейтаграмм, доставки дейтаграмм с ошибками, а также дублирования и нарушения порядка следования дейтаграмм, заданного при их отправлении.
Протокол IP выполняет фрагментацию и сборку дейтаграмм, если принятый размер кадров в данной сети (или участке распределенной сети) отличается от размера исходных дейтаграмм. В протоколе IP отсутствуют механизмы повышения достоверности передачи данных, управления протоколом и синхронизации, которые обычно предоставляются в протоколах более высокого уровня. Протокол IP получает информацию для передачи от протоколов, расположенных по сравнению с ним на более высоком уровне. К этим протоколам, прежде всего, относятся протоколы TCP и UDP. После получения информации от них протокол IP передает дейтаграммы через распределенную сеть, используя сервисы локальных сетей.
Дейтаграмма состоит из заголовка и поля данных, которое следует сразу за заголовком. Длина поля данных определяется полем «Общая длина» в заголовке. Ниже показан формат заголовка IP-дейтаграммы.
Номер версии (4 бита)
|
Длина заголовка (4 бита)
|
Тип сервиса (8 бит)
|
Общая длина (16 бит)
|
||
Идентификатор (16 бит)
|
Флаги (3 бита)
|
Смещение фрагмента (13 бит)
|
|||
Время жизни (8 бит)
|
Протокол (8 бит)
|
Контрольная сумма заголовка (16 бит)
|
|||
Адрес отправителя (32 бита)
|
|||||
Адрес получателя (32 бита)
|
|||||
Опции (поле переменной длины)
|
Выравнивание до 32-битной границы
|
Максимальный размер дейтаграммы может составлять 65535 байт. В подавляющем большинстве сетей столь большой размер дейтаграмм не используется. По стандарту все устройства в сети должны быть готовы принимать дейтаграммы длиной 576 байт. Эти ограничения необходимы для передачи дейтаграмм в физических кадрах. Передача дейтаграммы в кадре называется инкапсуляцией. С точки зрения низших уровней дейтаграмма выглядит так же, как и любое другое сообщение в сети. Сетевое оборудование не работает с дейтаграммами, поэтому дейтаграмма является частью области данных кадра.
Функции фрагментации и сборки также возложены на протокол IP. Фрагментация — это разделение большой дейтаграммы на несколько небольших частей. В большинстве локальных и глобальных сетей есть ограничения на максимальный размер кадра. Эту величину называют максимальной единицей передачи (Maximum Transmission Unit, MTU). Например, в сетях Ethernet данная величина составляет 1500 байт, а в сетях FDDI — 4096 байт.
§ 3. IP-адрес
IP-адрес - это 4-байтный числовой адрес. IP-адрес узла идентифицирует точку доступа модуля IP к сетевому интерфейсу. Менеджер сети присваивает IP-адреса машинам в соответствии с тем, к каким IP-сетям они подключены. Старшие биты IP-адреса определяют номер IP-сети. Оставшаяся часть IP-адреса - номер узла (хостномер).
Существуют 5 классов IP-адресов, отличающиеся количеством бит в сетевом номере и хост-номере. Класс адреса определяется значением его первого октета. Ниже приведено соответствие классов адресов значениям первого октета и указано количество возможных IP-адресов каждого класса:
Структура IP-адресов
Класс |
Диапазон значений первого октета |
Возможное кол-во сетей |
Возможное кол-во узлов |
A B C D E |
1-126 128-191 192-223 224-239 240-247 |
126 16382 2097150 - - |
16777214 65534 254 2^28 2^27 |
Характеристики классов адресов Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях общего пользования. Они допускают большое количество номеров узлов. Адреса класса B используются в сетях среднего размера, например, сетях университетов и крупных компаний. Адреса класса C используются в сетях с небольшим числом компьютеров. Адреса класса D используются при обращениях к группам машин, а адреса класса E зарезервированы на будущее.
Некоторые IP-адреса являются выделенными и трактуются по-особому.
Для ссылок на всю IP-сеть в целом используется IP-адрес с нулевым номером узла. Особый смысл имеет IP-адрес, первый октет которого равен 127. Он используется для тестирования программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины. Когда программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то образуется как бы "петля". Данные не передаются по сети, а возвращаются модулям верхнего уровня, как только что принятые. Поэтому в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127. Адрес 255.255.255.255 – широковещательный канал для всей сети.
Прежде чем вы начнете использовать сеть с TCP/IP, вы должны получить один или несколько официальных сетевых номеров. Выделением номеров (как и многими другими вопросами) занимается DDN Network Information Center (NIC).
Выделение номеров производится бесплатно и занимает около недели. Вы можете получить сетевой номер вне зависимости от того, для чего предназначена ваша сеть. Даже если ваша сеть не имеет связи с объединенной сетью Internet, получение уникального номера желательно, так как в этом случае есть гарантия, что в будущем при включении в Internet или при подключении к сети другой организации не возникнет конфликта адресов.
Одно из важнейших решений, которое необходимо принять при установке сети, заключается в выборе способа присвоения IP-адресов вашим машинам. Этот выбор должен учитывать перспективу роста сети. Иначе в дальнейшем вам придется менять адреса. Когда к сети подключено несколько сотен машин, изменение адресов становится почти невозможным.
Организации, имеющие небольшие сети с числом узлов до 126, должны запрашивать сетевые номера класса C. Организации с большим числом машин могут получить несколько номеров класса C или номер класса B. Удобным средством структуризации сетей в рамках одной организации являются подсети.
Адресное пространство сети internet может быть разделено на непересекающиеся подпространства - "подсети", с каждой из которых можно работать как с обычной сетью TCP/IP. Таким образом единая IP-сеть организации может строиться как объединение подсетей. Как правило, подсеть соответствует одной физической сети, например, одной сети Ethernet.
После того, как решено использовать подсети или множество IP-сетей, вы должны решить, как назначать им номера. Обычно это довольно просто. Каждой физической сети, например, Ethernet или Token Ring, назначается отдельный номер подсети или номер сети. В некоторых случаях имеет смысл назначать одной физической сети несколько подсетевых номеров.
Вы также должны выбрать "маску подсети". Она используется сетевым программным обеспечением для выделения номера подсети из IP-адресов. Биты IP-адреса, определяющие номер IP-сети, в маске подсети должны быть равны 1, а биты, определяющие номер узла, в маске подсети должны быть равны 0. Как уже отмечалось, стандарты TCP/IP определяют количество октетов, задающих номер сети. Часто в IP-адресах класса B третий октет используется для задания номера подсети. Это позволяет иметь 256 подсетей, в каждой из которых может быть до 254 узлов. Маска подсети в такой системе равна 255.255.255.0. Но, если в вашей сети должно быть больше подсетей, а в каждой подсети не будет при этом более 60 узлов, то можно использовать маску 255.255.255.192. Это позволяет иметь 1024 подсети и до 62 узлов в каждой. (Напомним, что номера узлов 0 и "все единицы" используются особым образом.)
Людям удобнее называть машины по именам, а не числами. Например, у машины по имени alpha может быть IP-адрес 223.1.2.1. В маленьких сетях информация о соответствии имен IP-адресам хранится в файлах "hosts" на каждом узле. Конечно, название файла зависит от конкретной реализации. В больших сетях эта информация хранится на сервере и доступна по сети. Несколько строк из файла "hosts" могут выглядеть примерно так:
223.1.2.1 alpha
223.1.2.2 beta
223.1.2.3 gamma
223.1.2.4 delta
223.1.3.2 epsilon
223.1.4.2 iota
В первом столбце - IP-адрес, во втором - название машины. В большинстве случаев файлы "hosts" могут быть одинаковы на всех узлах.
IP-сети также могут иметь имена. Если у вас есть три IP-сети, то файл "networks" может выглядеть примерно так:
223.1.2 development
223.1.3 accounting
223.1.4 factory
В первой колонке - сетевой номер, во второй - имя сети. В данном примере alpha является узлом номер 1 в сети development, beta является узлом номер 2 в сети development и т.д.
Показанный выше файл hosts удовлетворяет потребности пользователей, но для управления сетью internet удобнее иметь названия всех сетевых интерфейсов. Менеджер сети, возможно, заменит строку, относящуюся к delta:
223.1.2.4 devnetrouter delta
223.1.3.1 accnetrouter
223.1.4.1 facnetrouter
Эти три строки файла hosts задают каждому IP-адресу узла delta символьные имена. Фактически, первый IP-адрес имеет два имени: "devnetrouter" и "delta", которые являются синонимами. На практике имя "delta" используется как общеупотребительное имя машины, а остальные три имени - для администрирования сети.
Файлы hosts и networks используются командами администрирования и прикладными программами. Они не нужны собственно для работы сети internet, но облегчают ее использование.
Как модуль IP узнает, какой именно сетевой интерфейс нужно использовать для отправления IP-пакета? Модуль IP осуществляет поиск в таблице маршрутов. Ключом поиска служит номер IP-сети, выделенный из IP-адреса места назначения IP-пакета.
Таблица маршрутов содержит по одной строке для каждого маршрута. Основными столбцами таблицы маршрутов являются номер сети, флаг прямой или косвенной маршрутизации, IP-адрес шлюза и номер сетевого интерфейса. Эта таблица используется модулем IP при обработке каждого отправляемого IP-пакета.
В большинстве систем таблица маршрутов может быть изменена с помощью команды "route". Содержание таблицы маршрутов определяется менеджером сети, поскольку менеджер сети присваивает машинам IP-адреса.